Industria: Aire acondicionado
Innovación sostenible en un entorno global complejo
El aire acondicionado (AC) es un componente esencial en los vehículos modernos, pero el uso del refrigerante HFC-134a —estándar global durante décadas— ha sido restringido por su impacto ambiental. La Unión Europea lo prohibió en vehículos nuevos desde 2018, y Japón sigue el mismo camino. Mientras tanto, Estados Unidos y China continúan su uso, generando un entorno regulatorio fragmentado que obliga a los proveedores automotrices a desarrollar soluciones adaptables a múltiples normativas.
En este contexto, Marelli, proveedor japonés con más de 50 años de experiencia en sistemas de climatización, enfrenta el reto de desarrollar soluciones más sostenibles, eficientes y competitivas. El refrigerante CO₂ (R-744) surge como una alternativa prometedora, con beneficios como:
- 25% más rápido en enfriar la cabina
- Capacidad reversible para calefacción
- Menor impacto ambiental
Sin embargo, su implementación implica desafíos técnicos significativos: presiones 10 veces mayores, componentes especializados, ciclos de desarrollo más largos y costos hasta un 30% superiores.
La solución: Simulación avanzada con Simcenter Amesim
Para enfrentar estos retos, Marelli adoptó Simcenter Amesim Vehicle Thermal Management, parte del portafolio de Siemens Digital Industries Software, como herramienta clave para el diseño, validación y optimización de sus sistemas AC basados en CO₂.
“El proceso basado en simulación con soluciones de Siemens será al menos un 80% más preciso que los métodos actuales y reducirá a la mitad el número de prototipos físicos. Esto representa un beneficio claro en costos de desarrollo y tiempos de respuesta a solicitudes de cotización.”
— Junichiro Hara, Ingeniero Senior y Gerente de Proyecto, Marelli
Modelado completo e intuitivo
Gracias a su interfaz gráfica, Simcenter Amesim permite a los ingenieros construir modelos físicos completos sin necesidad de programación avanzada. Marelli modeló todos los componentes del sistema AC —compresor, evaporador, intercambiadores de calor, tuberías— y los integró con un modelo detallado de la cabina del vehículo, considerando:
- Propiedades térmicas de paredes y ventanas
- Radiación solar y condiciones climáticas externas
- Estrategias de control climático
Esto permitió calcular con precisión la tasa de enfriamiento, temperatura interior, humedad y eficiencia energética, incluso en etapas tempranas del diseño.
Integración con el motor: optimización global
Marelli llevó la simulación un paso más allá al vincular el modelo del sistema AC con el del motor, incluyendo:
- Sistema de lubricación y enfriamiento
- Cámara de combustión
- Admisión de aire y sistema de escape
Esta integración permitió optimizar simultáneamente el rendimiento del motor, el consumo de combustible y las emisiones, sin comprometer el confort del pasajero.
“Antes, estimar el rendimiento del AC bajo condiciones transitorias como el enfriamiento rápido o variaciones de velocidad era muy lento y limitado. Incluir las características del motor era imposible. Ahora, con Simcenter Amesim, podemos predecir con rapidez y precisión el comportamiento completo del sistema AC bajo una amplia gama de condiciones.”
— Junichiro Hara, Marelli
Beneficios tangibles
- 80% más precisión en simulaciones
- 50% menos prototipos físicos
- Reducción significativa en tiempos de desarrollo
- Optimización conjunta de confort, consumo y emisiones
- Reutilización de modelos para futuros diseños
- Herramienta poderosa para ventas técnicas
“Una de las ventajas más emocionantes es usar el modelo como herramienta comercial. Poder demostrar con precisión el confort del pasajero y el impacto en el rendimiento del motor y las emisiones es una capacidad muy poderosa.”
— Junichiro Hara, Marelli
Conclusión: simulación como ventaja competitiva
El uso de Simcenter Amesim Vehicle Thermal Management ha transformado el enfoque de Marelli hacia el diseño de sistemas de climatización. No solo ha mejorado la eficiencia técnica, sino que ha fortalecido su posición competitiva en un mercado global que exige innovación, sostenibilidad y velocidad.
